(57)【要約】【課題】カーボンナノカプセル内にＤＮＡを内包させることができるＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置を提供する。【解決手段】石英ガラス管１の一端側にガス排気口１ａを設けられ且つ他端側にガス導入口１ｂが設けられ、石英ガラス管１の中途部外周がヘリカル状の高周波アンテナ２に取り巻かれ、石英ガラス管１の高周波アンテナ２よりもガス排気口１ａ側の管内に接地電極５は配置され、石英ガラス管１の高周波アンテナ２よりもガス導入口１ｂ側の管内にＤＮＡをプラズマ中に導入するＤＮＡ基板電極６が配置され、石英ガラス１のＤＮＡ基板電極６よりもガス導入口１ｂ側の管内にカーボンナノカプセル基板電極７が配置されている。【選択図】図１
2005230970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側にガス排気口を設け且つ他端側にガス導入口を設けたガラス管と、該ガラス管の中途部の外周を取り巻くヘリカル状の高周波アンテナと、該高周波アンテナの一端寄りに配置されて形成済みカーボンナノカプセルを付帯したカーボンナノカプセル基板電極と、該カーボンナノカプセル基板電極よりも前記高周波アンテナ側に配置されたＤＮＡ供給部とを備えていることを特徴とするＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置。
【請求項２】
前記ＤＮＡ供給部は前記高周波アンテナと前記カーボンナノカプセル基板電極との間に配置され且つ乾燥ＤＮＡ粉末を載置してその乾燥ＤＮＡ粉末をプラズマ中に導入するＤＮＡ基板電極であり、前記高周波アンテナの他端寄りの前記ガラス管内に接地電極を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置。
【請求項３】
前記ＤＮＡ基板電極にレーザーを照射することを特徴とする請求項２に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置。
【請求項４】
前記ＤＮＡ供給部は、前記高周波アンテナと前記カーボンナノカプセル基板電極との間に配置されたＤＮＡ電極と、該ＤＮＡ電極に対向して乾燥ＤＮＡ粉末を前記ガラス管内に供給する供給装置とを備えると共に、前記高周波アンテナの他端寄りの前記ガラス管内に接地電極を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置。
【請求項５】
前記ＤＮＡ供給部は、前記高周波アンテナと前記カーボンナノカプセル基板電極との間に配置されたＤＮＡ電極と、該ＤＮＡ電極に対向してＤＮＡ含有水溶液を前記ガラス管内に供給する供給装置とを備えると共に、前記高周波アンテナの他端寄りの前記ガラス管内に接地電極を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置。
【請求項６】
前記ＤＮＡ供給部は、前記カーボンナノカプセル基板電極とで前記高周波アンテナを前後に挟むように前記ガラス管内に配置され且つ内部にＤＮＡ含有水溶液を充填したＤＮＡ容器であり且つ前記カーボンナノカプセル基板電極とは正負で異なったバイアス電位が印加されることを特徴とする請求項１に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置を用い、前記カーボンナノカプセル電極基板に付帯した状態のカーボンナノカプセルにＤＮＡを内包させることを特徴とするＤＮＡ内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置を用い、請求項７に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするＤＮＡ内包カーボンナノカプセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラーレンやカーボンナノチューブといったカーボンナノカプセルにＤＮＡを内包したＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置、ＤＮＡ内包カーボンナノカプセルの製造方法、及びＤＮＡ内包カーボンナノカプセルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−３００７１３号公報
【０００３】
近年、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、バッキーオニオンといったカーボンナノカプセルが注目され、これらの製造装置や製造方法も各種提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、これらのカーボンナノカプセルの中心中空領域に金属原子等を挿入し、新機能性材料の可能性を探る研究も精力的に行われている。
【０００５】
一方、ＤＮＡは、立体的構造の発見から５０数年が経過し、機能発現の最小単位である有機分子によるデバイスの構築や電子回路配線、バイオセンサー等といった新たな利用技術に注目を集めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＤＮＡは、外部環境条件に非常に影響を受け易く、その取り扱いも相当の注意が必要である。
これに対し、カーボンナノカプセル、特に、カーボンナノチューブにあっては、中空構造にも関わらず機械的強度が高いなどの独特な構造特性を備えているうえ、ＤＮＡと略同じ大きさに成長させることができる。
従って、ＤＮＡをカーボンナノチューブの中空領域に内包することができれば、ＤＮＡの機械的脆弱性をカーボンナノチューブによって保護することができ、薬用カプセルと同様の機能としての利用を実現することができるといった新たな利用分野の開発を期待することができる。
【０００７】
また、カーボンナノカプセルとしてのフラーレンにあっても、Ｃ６０、Ｃ２４０、Ｃ５４０といった球形（これらを多層としたバッキーオニオンを含む）の他、Ｃ７０等といったように異形のものも多数あり、これらのフラーレンにあってもＤＮＡの内包を可能とする大きさのものを形成することも可能となっている。
【０００８】
本発明は、ＤＮＡを内包することができるＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置、ＤＮＡ内包カーボンナノカプセルの製造方法、及びＤＮＡ内包カーボンナノカプセルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その目的を達成するため、請求項１に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置は、一端側にガス排気口を設け且つ他端側にガス導入口を設けたガラス管と、該ガラス管の中途部の外周を取り巻くヘリカル状の高周波アンテナと、該高周波アンテナの一端寄りに配置されて形成済みカーボンナノカプセルを付帯したカーボンナノカプセル基板電極と、該カーボンナノカプセル基板電極よりも前記高周波アンテナ側に配置されたＤＮＡ供給部とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置は、前記ＤＮＡ供給部は前記高周波アンテナと前記カーボンナノカプセル基板電極との間に配置され且つ乾燥ＤＮＡ粉末を載置してその乾燥ＤＮＡ粉末をプラズマ中に導入するＤＮＡ基板電極であり、前記高周波アンテナの他端寄りの前記ガラス管内に接地電極を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置は、前記ＤＮＡ基板電極にレーザーを照射することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置は、前記ＤＮＡ供給部は、前記高周波アンテナと前記カーボンナノカプセル基板電極との間に配置されたＤＮＡ電極と、該ＤＮＡ電極に対向して乾燥ＤＮＡ粉末を前記ガラス管内に供給する供給装置とを備えると共に、前記高周波アンテナの他端寄りの前記ガラス管内に接地電極を備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置は、前記ＤＮＡ供給部は、前記高周波アンテナと前記カーボンナノカプセル基板電極との間に配置されたＤＮＡ電極と、該ＤＮＡ電極に対向してＤＮＡ含有水溶液を前記ガラス管内に供給する供給装置とを備えると共に、前記高周波アンテナの他端寄りの前記ガラス管内に接地電極を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置は、前記ＤＮＡ供給部は、前記カーボンナノカプセル基板電極とで前記高周波アンテナを前後に挟むように前記ガラス管内に配置され且つ内部にＤＮＡ含有水溶液を充填したＤＮＡ容器であり且つ前記カーボンナノカプセル基板電極とは正負で異なったバイアス電位が印加されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造方法は、請求項１乃至請求項６に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置を用い、前記カーボンナノカプセル電極基板に付帯した状態のカーボンナノカプセルにＤＮＡを内包させることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセルは、請求項１乃至請求項６に記載のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置を用い、請求項７に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置によれば、カーボンナノカプセル内にＤＮＡを内包させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１乃至図３は、本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態１を示し、図１はカーボンナノカプセル製造装置の構成図、図２はカーボンナノカプセルへのＤＮＡ内包の原理を示す模式図、図３はカーボンナノカプセルへのＤＮＡ内包の原理を示す応用例の模式図である。
【００２０】
この実施の形態１では、ＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置として高気圧ミクロプラズマを採用している。
高気圧ミクロプラズマは、ミクロプラズマを発生させるため大規模装置を必要としないので、近い将来医療用など各種分野に利用されると期待される。その上、ミクロプラズマは極めて小さい領域内に発生させて制御することができるので、新規特性を有する極く少量の物質をプラズマ内で取り扱うのに便利である。
従って、ＤＮＡ内包カーボンナノカプセルを形成するには、高気圧ミクロプラズマ（又は大気圧ミクロプラズマ）の利用が効果的であると思われる。
【００２１】
図１において、１は石英ガラス管（Φ１０ｍｍ）、２は石英ガラス管１の中途部外周を取り巻くヘリカル状の高周波アンテナ、３は高周波アンテナ２の整合器、４は高周波増幅器、５は高周波アンテナ２よりもガス排気口１ａ側の石英ガラス管１の内部に配置された接地電極、６は高周波アンテナ２よりもガス導入口１ｂ側の石英ガラス管１の内部に配置されてＤＮＡをプラズマ中に導入するＤＮＡ基板電極、７はＤＮＡ基板電極６よりもガス導入口１ｂ側の石英ガラス管１の内部に配置されたカーボンナノチューブ基板電極（以下、「ＣＮＴ基板電極」と称する。）である。
【００２２】
高周波アンテナ２には、整合器３を通じる高周波電源を用いて高気圧アルゴンガス内に誘導結合ミクロプラズマ（ＩＣＰ）を発生させる。
この際のアルゴンガス圧力、高周波周波数、及び印加高周波電力は、それぞれ約２５Ｔｏｒｒ、１３．５６ＭＨｚ及び２０Ｗである。電子密度Ｎｅ、電子温度Ｔｅ、及びプラズマ電位Φは、ラングミュア・プローブを用いて測定する。本実施の形態における条件下では、Ｎｅ＝１０９ｃｍ−３及びＴｅ＝２．５ｅＶが得られる。
【００２３】
石英ガラス管１内に配置された接地電極５、ＤＮＡ基板電極６、ＣＮＴ基板電極７は、プラズマ内の電子を微小粒子と同様の方法でＤＮＡに付着させて負に帯電させ、カーボンナノチューブに内包させるために使用する。
具体的には、予め図示を略する別装置のアルカリ・フラーレン・プラズマの照射により一端を開放したカーボンナノチューブを作成し、そのカーボンナノチューブを超音波処理を用いてメタノール中に分散させる。
そして、この懸濁液の小滴を、石英ガラス管１の端部に配置されたＣＮＴ基板電極７上に塗布して乾燥させる。
【００２４】
尚、この実施の形態１では、多層、特に二重壁カーボンナノチューブ（ＤＷＣＮＴ）を用いた。これは、二重壁カーボンナノチューブの中空領域の径（例えば、６ｎｍ）を、ＤＮＡ分子の径（２ｎｍ）より大きくすることが可能であるからである。
一方、ＤＮＡ基板電極６上には、ＤＮＡを乾燥させた粉状のものを載置する。
【００２５】
次に、接地電極５に対し、正のバイアス（ＶＣＮＴ）をＣＮＴ基板電極７に印加すると、負に帯電しているＤＮＡは、ＣＮＴ基板電極７の前に形成されるシース電場により十分に加速され、最後にＤＷＣＮＴに衝突する。
これにより、図２に示すように、一部のＤＮＡ８が一端を開放したＤＷＣＮＴ（便宜上、単層のカーボンナノチューブ９で図示する）中に内包することができる。
【００２６】
この際、カーボンナノチューブ９の一端が開放したままであると、薬用カプセルに相当する機能を具備させることが困難であると思われるため、図３に示すように、必要に応じてその開放端をフラーレン１０で閉成しても良い。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態２を示す。
【００２８】
上記実施の形態１では、乾燥させたＤＮＡ粉末をＤＮＡ基板電極６上に載置したが、この実施の形態２では、ＤＮＡ基板電極６上に載置した乾燥ＤＮＡ粉末をレーザーにより負イオン化させ易くするために、図示を略するレーザー発振器からレーザーをＤＮＡ基板電極６上の乾燥ＤＮＡ粉末に向けて照射したものである。
尚、レーザー発振器を有する以外の全体構成は図２に示したものと実質的に同一であるため。その図示は省略する。
【００２９】
（実施の形態３）
図５は、本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態３を示す。上記実施の形態１，２では乾燥ＤＮＡ粉末をＤＮＡ基板電極６上に載置したものであるのに対し、この実施の形態３では、乾燥ＤＮＡ粉末をより積極的に飛散させるようにしたものである。
【００３０】
図５において、１１は乾燥ＤＮＡ粉末を充填したダストドロッパ容器、１２はダストドロッパ容器１１を振動させる駆動機に接続された振動シャフトである。ダストドロッパ容器１１の底面はメッシュ状となっている。
そして、駆動機を駆動させてダストドロッパ容器１１を振動させることにより、ダストドロッパ容器１１内の乾燥ＤＮＡ粉末が石英ガラス容器１内へと供給される。
尚、図５に示したダストドロッパ容器１１周辺以外の構成は図１に示したものと実質的に同一である。
【００３１】
（実施の形態４）
図６は、本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態４を示す。
【００３２】
上記実施の形態１乃至３では、乾燥ＤＮＡ粉末を用いたものを開示したが、この実施の形態４では、ＤＮＡを水溶液中に含有させ、そのＤＮＡ含有水溶液を石英ガラス容器１内へと供給するものである。
【００３３】
図６において、２１は図１のＤＮＡ基板電極６の配設位置に相当する部位に設けられたＤＮＡ供給装置である。
このＤＮＡ供給装置２１は、容器２２内にＤＮＡ含有水溶液２３を貯留し、パルスバルブ２４により石英ガラス容器１内にＤＮＡ含有水溶液２３を滴下するものである。尚、この際のＤＮＡ含有水溶液の滴下量並びに滴下タイミングは、パルスバルブ２４によって制御される。
これにより、パルスバルブ２４を用いてＤＮＡ含有水溶液２３をプラズマに導入（滴下）するとき、ガス圧力の低いチャンバ内では水だけが蒸発し、ＤＮＡ分子のみがプラズマ内で互いに分離されて導入される。
【００３４】
（実施の形態５）
図７は、本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態５を示す。
【００３５】
上記実施の形態１乃至３では、乾燥ＤＮＡ粉末を用いたものを開示したが、この実施の形態５においても、上記実施の形態４と同様にＤＮＡを水溶液中に含有させ、そのＤＮＡ含有水溶液を石英ガラス容器１内で供給するものである。
【００３６】
図７において、１は石英ガラス管（Φ１０ｍｍ）、２は石英ガラス管１の中途部外周を取り巻くヘリカル状の高周波アンテナ、３は高周波アンテナ２の整合器、４は高周波増幅器、３５は高周波アンテナ２よりもガス導入口１ｂ側の石英ガラス管１の内部に配置されてＤＮＡ含有水溶液を充填したＤＮＡ供給容器、７は高周波アンテナ２よりもガス排気口１ａ側の石英ガラス管１の内部に配置されたカーボンナノチューブ基板電極（以下、「ＣＮＴ基板電極」と称する。）である。
ＤＮＡ供給容器３５に負のバイアス電位、ＣＮＴ基板電極７に正のバイアス電位でそれぞれ独立して電位を印加すると、図２に示すように、一部のＤＮＡ８が一端を開放したＤＷＣＮＴ（便宜上、単層のカーボンナノチューブ９で図示する）中に内包することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態１の構成図である。
【図２】カーボンナノカプセルへのＤＮＡ内包の原理を示す模式図である。
【図３】カーボンナノカプセルへのＤＮＡ内包の原理を示す応用例の模式図である。
【図４】本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態２を示す要部の構成図である。
【図５】本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態３の構成図である。
【図６】本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態４の構成図である。
【図７】本発明のＤＮＡ内包カーボンナノカプセル製造装置の実施の形態５の構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…石英ガラス管（ガラス管）
１ａ…ガス排気口
１ｂ…ガス導入口
２…高周波アンテナ
３…整合器
４…高周波増幅器
５…接地電極
６…ＤＮＡ基板電極
７…ＣＮＴ基板電極
８…ＤＮＡ
９…カーボンナノチューブ（カーボンナノカプセル）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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